[发明专利]一种隧道挖掘并联驱动装置

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，特别涉及一种隧道挖掘并联驱动装置。

背景技术

为了便于说明，设S，U，P分别表示球副，万向副，移动副。盾构机是现代隧道挖掘的主要装备，但结构庞大、造价高昂。人们努力研制各种但结构简单、造价低，长寿命隧道挖掘机。目前比较典型的盾构机专利技术有：2012年公开号为CN101824988B的发明专利公开了一种盾构机，壳体的前部设置有切削装置，壳体内设置有滑座，滑座的上部设置有切削动力传动装置和进给动力传动装置。2016年公开号为CN103726853B的发明专利公开盾构挖掘装置及盾构机，该盾构挖掘装置包括基座、回转支承、回转驱动装置、动臂、动臂油缸及铲斗，盾构挖掘装置采用回转支承替代了现有的套筒结构的转动支座。2014年公开号为CN102587929B的发明专利公开无刀盘式土压平衡盾构机在前盾的前边装有切削刀具，切削刀具由截割头和分布在上面的截齿组成，每个截割头与一个刀轴的一端固连，刀轴的另一端与动力传动装置相连。2015年公开号为CN103104263B的发明专利公开适用于复杂地层的掘进机，包括刀盘、主驱动和盾构机构，前盾与刀盘之间形成有存渣仓，存渣仓上设置有出渣口，存渣仓中还设置有可折叠的集渣料斗，集渣料斗位于出渣口的上方；盾构机构中设置有位置可调的输送带和可拆卸的螺旋输送机。2015年公开号为CN103362516B的发明专利公开一种复合式盾构机，包括盾体和设置在盾体前端的刀盘，复合式盾构机还包括高压流体喷射切槽装置。2014年公开号为CN102337898B的发明专利公开一种特大隧道盾构机行星子母钻头。这些技术各有优点，但也有其不足，主要体现在：钻具周速差大、受力发热不均、易被损坏和粘接，驱动轴支撑力和扭矩大、灵活性差，这些不足导致盾构机能耗大、寿命短。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、动臂带钻具能实现独立的大空间三维转动、机构输出轨迹灵活、工作空间大、工作效率高、承受大变化载荷能力强的隧道挖掘并联驱动装置。

本发明包括电机、机座、动台、球套、中间SP型轴套、心轴、2个结构相同的SPS型驱动支链、UPU驱动支链、4个钻具、弹簧和密封舱，其中机座设有中心凹球面孔，机座的底部圆周均布设有2个球副座和1个万向副座；动台设有中心通孔，动台上圆周均布设有与机座相对应的2个球副座和1个万向副座；球套设在机座的中心凹球面孔内，该球套设有中心通孔和球心与通孔轴心重合的凸球面；SP型轴套的一端设有同轴凸圆台，在该凸圆台上设有同轴空腔和4个圆周均布的轴向通孔，SP型轴套的另一端设有与空腔相通的中心通孔；心轴设在SP型轴套内，心轴在SP型轴套同轴空腔的一端设有同轴齿轮，在SP型轴套中心通孔的另一端设有开口孔；4个钻具的上端穿过SP型轴套的轴向通孔，其端部设有同轴钻头，钻具的上部、中部和下端分别设有圆柱、齿轮和圆柱；SP型轴套设有中心通孔的一端与动台中心通孔固连,SP型轴套的中部与球套的中心通孔滑动联接，其上端的4个圆周均布的轴向通孔与4个钻具的圆柱转动联接；2个SPS型驱动支链和1个UPU型驱动支链在机座和动台之间圆周均布，SPS型驱动支链两端分别与机座和动台球副座球副联接，UPU型驱动支链两端分别与机座和动台的万向副座万向副联接；电机与动台固连，电机轴与心轴下端开口孔同轴键连接，心轴中部与SP型轴套转动联接，心轴上端齿轮与钻具的齿轮啮合；弹簧两端分别抵在机座上面和SP型轴套凸圆台下面，动台一侧的机座与密封舱固连。3个驱动支链驱动SP型轴套绕机座球副摆动和沿轴套伸缩，电机通过心轴齿轮与钻头齿轮同时驱动4个钻头回转。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、钻具周速差小，合扭矩小、散热和防粘接性好；

2、钻头组驱动轴套伸缩转摆空间大，灵活性好；

3、弹簧分流轴套的轴向力到机座，减少驱动支链载荷；

4、结构紧凑、密封性好、造价低、寿命长。

5、工作效率高，能在环境恶劣、空间狭小的隧道工地以及需要快速挖掘、清障、平整事故救援现场能发挥较好作用。

附图说明

图1为本发明的主视剖视简图。

图2为本发明的钻具布置示意图。

图中：1-电机、2-动台、3-机座、4-SP型轴套、5-心轴、6-SPS型驱动支链、7-UPU型驱动支链、8-球套、9-钻具、10-弹簧、11-密封舱。